一种基于光电转换技术的红外sf6气体检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及SF6气体的检测技术领域，特别是基于光电转换技术的红外SF6气体检测装置。
【背景技术】
[0002]在电力技术领域中，气体绝缘全封闭式组合电器(Gas-1nsulatedMetal-enclosedSwitchgear, GIS)结构紧凑、绝缘性能稳定、断流能力强、重燃率低、运行可靠，被广泛应用于高压和超高压电力系统中；GIS采用SF6作为绝缘和灭弧介质，其优异特性也主要来源于SF6的高耐电强度和强灭弧性能特性；当GIS中存在放电或过热故障时，会引起SF6气体在一定程度上发生分解，不仅造成GIS绝缘性能降低，还可能引发严重的故障。
[0003]目前，压电复合材料电极制备一般采用磁控溅射薄膜沉积技术，但该技术存在以下不足:(I)对设备和场地要求高；(2)电极原材料的利用率和生产效率较低；(3)获得的电极与压电复合材料的结合力较差；复合材料中既含有锆钛酸铅(PZT)陶瓷又含有有机聚合物；对于聚合物材料，采用常规湿法化学沉积技术，其预处理过程需要经过几到几十分钟60-75 °C的粗化处理
随着自动控制和微电子技术的发展，越来越多的设备需要在强酸、强碱、腐蚀性气氛、高温等恶劣环境下工作；无论是大型输电线路、常规工业仪器，还是微电子器件和电路都离不开连接各个元件和线路的插座、插头及电极(下面统称电极)；由于需随时、频繁切换，通常无法将设备中的电极等材料严格密封起来，但是电极若裸露或密封不佳时，其材料表面极易受环境中的介质腐蚀。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种基于光电转换技术的红外SF6气体检测装置。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于光电转换技术的红外SF6气体检测装置，装置包括光源，光源所发射的红外光沿其传输路径所依次经过的第一透镜、SF6气室、光栅、第二透镜、光电转换模块，其中，光电探测模块采用热释电模块；
光电转换模块包括光学分束器、光学耦合系统、自检触发光源驱动电路、光电转换电路、同步电路与信号处理和输出电路，光学分束器上设置有自检触发光源和光探测器，自检触发光源通过自检触发光源驱动电路与同步电路连接，光探测器与光电转换电路连接，光电转换电路分别于同步电路和信号处理和输出电路连接，光学分束器设置在光电转换模块与第二透镜之间；
光电转换模块还通过光纤连接至数据处理模块，红外光源选择中红外光波段，红外光源选择硅碳棒或金属丝灯，并利用聚光罩，将红外光源的辐射汇聚到一个方向上；SF6气室中的故障模型为金属突出物；
金属突出物为复合结构，内部金属电极基体为镍合金，表面由内向外以此包覆有铝、铜及石墨稀，其制备工艺具体为:
a:将金属电极基体进行铣面，将包铝板与金属电极基体焊接在一起，通过热乳工艺对金属电极基体完成铝包覆工艺；
b:对包覆过的金属电极基体进行除油处理，除油液的组成为:无水碳酸钠(Na2C03)40-60g/L，磷酸钠(Na3P04.12H20) 40_60g/L，氢氧化钠(NaOH) 10_50g/L，硅酸钠(Na2Si03.9H20) 5_20g/L，OP-1O 乳化剂 l_3ml/L，30-40°C，除油时间为 5-10 分钟；
c:对金属电极基体进行亲水处理，亲水处理液的组成为:乙腈(C2H3N) 10-20%，二氯甲烷(CH2C12) 5-10%，N, N- 二甲基甲酰胺(C3H7N0) 70_85%，30-40°C，亲水时间为 3-5 分钟；d:对金属电极基体进行粗化处理，粗化液的组成为:氢氟酸(HF40%) 100-250ml/L，氟化氢铵(NH4.HF2) 10-20g/L，室温，粗化时间3_5分钟；
e:对金属电极基体进行胶体钯活化，胶体钯溶液的组成为:二氯二氨钯(Pd(NH3)2C12)0.05_L Og/L，氯化亚锡(SnC12.2H20) 8_16g/L，盐酸 10_60ml/L，锡酸钠(Na2Sn03.3H20) 0.4-0.8g/L，氯化钠(NaCl) 100_150g/L，30_35°C，活化时间为 3-5 分钟；f:对金属电极基体解胶后进行化学镀处理，沉积铜溶液组成为:硫酸铜(CuS04.5Η20)10-15g/L，乙二胺四乙酸二钠(EDTA *2Na) 29_44g/L，乙醛酸(C2H203) 7_12g/L，亚铁氰化钾10-20mg/L，a, a’ -联吡啶 10_30mg/L，pH13_14，30-40°C，沉积时间为 10-60 分钟；
g:将金属电极基体放置在氢气和氩气混合气体中，待温度升到900_1200°C后，先令金属退火一段时间，后通入乙炔碳源，碳源发生裂解并在金属铜的催化作用下在金属表面生长石墨烯，即完成金属突出物的制备。
[0006]技术效果:本发明中选用镍合金作为电极基体，由于镍合金的特殊属性，便于加工制造，镍合金电极在放电过程中出现大电流放电的次数较多，引起产生速率极高，尤其镍合金在放电初期SO2F2与SOF^产气速率最大，并随放电时间的增长有减缓趋势；
而铝材料由于能够发生放热反应，在反应过程中存在热效应，使得30?2与SO2F2的产气速率均能够具有增长趋势；同时配合铜电极下SO2F2与SOF2的产气速率均具呈线性增长趋势，且SO2F2的产气量大大提高；
同时，石墨稀室温下的电阻率约为~10-8 Ω.m，可承受高达108A/cm2的电流密度，因此石墨烯-铜复合结构具有较好的导电能力；石墨烯sp2杂化的C原子均形成饱和键，因此具有较高的化学稳定性，不易被腐蚀；
石墨稀制备工艺简单，同时主要加工原料价格低廉，因此石墨稀-铜复合结构的成本远低于贵金属电极；
石墨烯具有较高的机械强度，抗断强度可达40N/m，摩擦系数较小，因此石墨烯-铜复合结构的电极耐磨损能力优良；
本发明有机的结合了 30?2与SO2F2的产气规律，充分考虑了 SF6气体局部放电初级-中期-后期不同阶段的重要特征，金属电极性能大大提高。
[0007]本发明进一步限定的技术方案是:
进一步的，前述的基于光电转换技术的红外SF6气体检测装置，中红外光波段选择6-14微米范围。
[0008]前述的基于光电转换技术的红外SF6气体检测装置，装置对气室内分解物的检测针对的是气室内SF6气体中四氟化硫酰S0F4、氟化亚硫酰S0F2、氟化硫酰S02F2和二氧化硫S02四种气体分解物的含量。
【具体实施方式】
[0009]实施例1
本实施例提供的一种基于光电转换技术的红外SF6气体检测装置，装置包括光源，光源所发射的红外光沿其传输路径所依次经过的第一透镜、SF6气室、光栅、第二透镜、光电转换模块，其中，光电探测模块采用热释电模块；
光电转换模块包括光学分束器、光学耦合系统、自检触发光源驱动电路、光电转换电路、同步电路与信号处理和输出电路，光学分束器上设置有自检触发光源和光探测器，自检触发光源通过自检触发光源驱动电路与同步电路连接，光探测器与光电转换电路连接，光电转换电路分别于同步电路和信号处理和输出电路连接，光学分束器设置在光电转换模块与第二透镜之间；
光电转换模块还通过光纤连接至数据处理模块，红外光源选择中红外光波段，红外光源选择硅碳棒或金属丝灯，并利用聚光罩，将红外光源的辐射汇聚到一个方向上；SF6气室中的故障模型为金属突出物；
金属突出物为复合结构，内部金属电极基体为镍合金，表面由内向外以此包覆有铝、铜及石墨稀，其制备工艺具体为:
a:将金属电极基体进行铣面，将包铝板与金属电极基体焊接在一起，通过热乳工艺对金属电极基体完成铝包覆工艺；
b:对包覆过的金属电极基体进行除油处理，除油液的组成为:无水碳酸钠(Na2C03)45g/L，磷酸钠(Na3P04.12H20) 45g/L，氢氧化钠(NaOH) 25g/L，硅酸钠(Na2Si03.9H20)18g/L，OP-1O乳化剂2ml/L，30-40°C，除油时间为7分钟；
c:对金属电极基体进行亲水处理，亲水处理液的组成为:乙腈(C2H3N) 10-20%，二氯甲烷(CH2C12 ) 7%，N，N- 二甲基甲酰胺(C3H7N0) 81%，35 °C，亲水时间为4分钟；
d:对金属电极基体进行粗化处理，粗化液的组成为:氢氟酸(HF40%) 185ml/L，氟化氢铵(NH4.HF2) 15g/L，室温，粗化时间4分钟；
e:对金属电极基体进行胶体钯活化，胶体钯溶液的组成为:二氯二氨钯(